基于RFID車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )信息管理平臺的設計

目前，某單位在后勤車(chē)輛管理的現狀為：車(chē)輛調度以人工管控為主；內外車(chē)輛的識別基于人工驗證且手續繁瑣；領(lǐng)導無(wú)法實(shí)時(shí)掌控車(chē)輛在位和調度情況；派遣車(chē)輛缺乏有效監管。這種管理模式存在著(zhù)運行效率低、監管不足，無(wú)法杜絕管理漏洞與安全隱患。經(jīng)充分調研后，我們研發(fā)了車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )信息管理系統平臺，其目標是實(shí)現車(chē)輛管理規范化、信息化、安全化、實(shí)時(shí)化、高效化。

1 系統結構

整個(gè)系統主要由前臺車(chē)輛門(mén)禁控制系統和后臺網(wǎng)絡(luò )信息化管理系統兩部分組成。車(chē)輛門(mén)禁控制系統主要由貼于車(chē)輛前窗玻璃內的遠距離無(wú)源射頻標簽、遠距離無(wú)源射頻讀卡器、發(fā)送接收射頻信號的射頻天線(xiàn)、地感線(xiàn)圈、紅綠燈、具有服務(wù)器和硬件控制功能的計算機平臺、遠程客戶(hù)端以及相應控制軟件等模塊組成。網(wǎng)絡(luò )信息管理系統主要由車(chē)輛信息管理系統和數據庫管理維護系統組成。車(chē)輛信息管理系統采用B/S 結構方式，利用網(wǎng)絡(luò )的便捷性，實(shí)現在線(xiàn)派車(chē)、車(chē)輛信息在線(xiàn)查詢(xún)、用戶(hù)和車(chē)輛信息在線(xiàn)維護等功能。數據庫管理維護系統主要用來(lái)存儲和檢索所有相關(guān)數據信息并對重要信息進(jìn)行及時(shí)的備份和更新。

整個(gè)信息管理平臺主要由數據庫服務(wù)器、Web 服務(wù)器、門(mén)禁控制服務(wù)器組成，通過(guò)單位內部現有網(wǎng)絡(luò )聯(lián)結，構成一個(gè)集識別、控制和管理于一體的綜合信息管理系統。數據庫服務(wù)器實(shí)現派車(chē)信息、車(chē)輛出行信息、用戶(hù)車(chē)輛信息等基礎信息的管理和維護；Web 服務(wù)器提供網(wǎng)上派車(chē)和信息查詢(xún)服務(wù)；控制服務(wù)器實(shí)現車(chē)輛的自動(dòng)識別和出行控制。

2 工作原理

車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )信息管理主要基于RFID 遠距離無(wú)源射頻自動(dòng)識別技術(shù)。射頻識別俗稱(chēng)電子標簽，主要由標簽（射頻卡）、讀寫(xiě)器（讀卡器或閱讀器）和天線(xiàn)三部分組成。標簽由耦合元件及芯片組成，含內置天線(xiàn)，用于和射頻天線(xiàn)間進(jìn)行通信。每個(gè)標簽具有唯一的電子編碼，附著(zhù)在物體表面標識目標對象。讀寫(xiě)器讀取標簽信息的設備。天線(xiàn)在標簽和讀卡器間傳遞射頻信號。本系統采用被動(dòng)式電子標簽，即內部無(wú)電源、靠接收微波能量工作的電子標簽。射頻有效讀取距離7m，有效寫(xiě)入距離5m。

門(mén)禁系統工作流程如圖1 所示：

①用戶(hù)通過(guò)瀏覽器登錄服務(wù)器實(shí)現網(wǎng)上派車(chē)，派車(chē)信息保存數據庫中；
②當車(chē)輛出行（或返回）接近營(yíng)門(mén)時(shí)，地感線(xiàn)圈感應的信號經(jīng)變換后送控制服務(wù)器；
③控制服務(wù)器采集到地感信號后啟動(dòng)射頻讀卡器工作；
④射頻讀卡器受控向射頻天線(xiàn)發(fā)出微波查詢(xún)信號；
⑤安裝在車(chē)前玻璃上的無(wú)源射頻標簽中保存有車(chē)輛的ID 號，標簽收到讀卡器的查詢(xún)信號后，根據查詢(xún)信號中的命令要求，將標簽中的數據信息反射回讀卡器；
⑥讀卡器接收到無(wú)源射頻標簽反射回的微波合成信號后，經(jīng)讀卡器內部解調和處理將電子標簽中貯存的數據信息分離出來(lái)；
⑦射頻讀卡器將分離后的數據信息通過(guò)RS232/RS485接口傳送到控制服務(wù)器處理；
⑧控制服務(wù)器根據接收到的標簽數據的ID 號進(jìn)行車(chē)輛識別，查詢(xún)數據庫中該ID 號所對應車(chē)輛的派車(chē)信息決定是否允許車(chē)輛出行，如具有出車(chē)權限，則向伸縮門(mén)發(fā)送開(kāi)門(mén)信號。

圖1 車(chē)輛門(mén)禁控制流程

3 設計實(shí)現

3.1 門(mén)禁控制設計實(shí)現

門(mén)禁控制子系統的主要功能是：(1)對進(jìn)出營(yíng)門(mén)的車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)檢測、識別和判斷，以決定是否允許通行，并自動(dòng)控制伸縮門(mén)(或自動(dòng)門(mén)閘)的開(kāi)啟和關(guān)閉；(2)自動(dòng)記錄車(chē)輛的進(jìn)出情況，對違章車(chē)輛和外來(lái)車(chē)輛的進(jìn)出進(jìn)行拍照，以便管理部門(mén)查詢(xún)；(3)對營(yíng)門(mén)區域的場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監控；(4)電子大屏幕標語(yǔ)牌顯示內容的編輯和輸出控制；(5)信息查詢(xún)以及系統的管理和維護。

3.1.1 硬件組成：門(mén)禁控制系統的硬件主要由1 臺控制主機（可由服務(wù)器兼任）、地感線(xiàn)圈及控制電路2 套、RFID 讀卡器及天線(xiàn)2付、電動(dòng)門(mén)閘1 套、可編程多路視頻采集卡1 塊、大屏幕電子顯示屏2 塊、數據隔離卡1 塊等設備組成。其中，地感線(xiàn)圈用于對進(jìn)出營(yíng)門(mén)的車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)檢測；讀卡器用于采集貼于車(chē)輛上的ID 卡數據；數據隔離卡用于地感狀態(tài)、門(mén)閘狀態(tài)、門(mén)閘控制等開(kāi)關(guān)量信號的隔離。
3.1.2 設備接口：根據所選設備的類(lèi)型和特點(diǎn)，控制主機與各設備的數據傳輸需要并行和串行2 種接口方式?？紤]到節省開(kāi)銷(xiāo)，直接采用主機提供的2 串1 并（打印口）接口，根據需要，又擴展了2 個(gè)串行接口。其中，各接口的分配情況如下：PRN，用于地感線(xiàn)圈、電動(dòng)門(mén)閘狀態(tài)的采集以及電動(dòng)門(mén)閘、紅綠燈的開(kāi)關(guān)控制。

LPT1、LPT2，計算機經(jīng)系統引導后，初始化過(guò)程把并行端口配置成LPT1、LPT2 二個(gè)輸出端口，同時(shí)分配不同的數據地址、狀態(tài)地址和控制地址,配置如表1 所示。

并行端口LPT1 的狀態(tài)端口379H 進(jìn)行地感線(xiàn)圈和伸縮電動(dòng)門(mén)閘狀態(tài)的采集，用數據端口378H 實(shí)現電動(dòng)門(mén)閘和紅綠燈的開(kāi)關(guān)控制。其中各引腳的分配情況如表2 所示。

COM1，連接出讀卡器；COM2，連接進(jìn)讀卡器；COM3，連接出大屏幕；COM4，連接進(jìn)大屏幕。四個(gè)串行接口均采用RS－485 接口標準，傳輸速率可達56 kBaud，傳輸距離可達2 km。

3.1.3 控制實(shí)現

門(mén)禁控制和通信軟件采用C++Builder 編程，數據庫接口采用ADO[1]?？刂栖浖鞒倘缦拢?br /> ① 讀PRN狀態(tài)端口。
② 檢測出地感狀態(tài)判斷有無(wú)出行車(chē)輛進(jìn)入讀卡區，若無(wú)轉③。
③ 檢測進(jìn)地感狀態(tài)判斷有無(wú)歸隊車(chē)輛進(jìn)入讀卡區，若無(wú)轉④。
④ 檢測手動(dòng)抬桿標準，若有手動(dòng)抬桿，控制攝像機拍照，并根據“禁行標志”登記門(mén)衛放行記錄。

3.2 信息管理設計實(shí)現

信息管理界面采用VBScript 腳本語(yǔ)言實(shí)現。信息管理系統是面向終端用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)界面。它可實(shí)現注冊用戶(hù)的日常車(chē)輛的派發(fā)、信息查詢(xún)服務(wù)，可設置修改個(gè)人信息。其組織結構如圖2。

圖2 信息管理系統的組織結構

派單-授權用戶(hù)登錄系統后，可下達本地或長(cháng)途派車(chē)命令，系統自動(dòng)生成派車(chē)單據。門(mén)禁系統只允許已履行派車(chē)手續的車(chē)輛出行。在位查詢(xún)-授權用戶(hù)可隨時(shí)在局域網(wǎng)內任一終端查詢(xún)單位內車(chē)輛在位與否及出行情況，以便車(chē)輛調度。出行查詢(xún)-授權用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查詢(xún)任意時(shí)間段內車(chē)輛、司機等出行情況，包括出車(chē)時(shí)間、返回時(shí)間、出車(chē)地點(diǎn)、派車(chē)人、司機等信息。違章查詢(xún)-授權用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查詢(xún)任意時(shí)間段車(chē)輛的違章情況記錄。密碼設置-實(shí)現對用戶(hù)密碼的設置、修改，保證使用的安全性。系統管理-管理員可隨時(shí)對本系統的注冊用戶(hù)信息（如用戶(hù)賬戶(hù)、密碼、權限等）、車(chē)輛狀況、司機等基礎信息進(jìn)行更新維護。信息報表統計打印-按用戶(hù)需求統計、打印各種報表。

3.2.1 數據庫的邏輯設計

數據庫管理采用SQL Server2000。數據結構采用索引式，即一個(gè)表專(zhuān)門(mén)負責資源索引，其它表依據索引表的標示進(jìn)行資源具體內容的存儲，便于添加擴展新項目及減少資源垃圾的存在，且方便檢索。主要數據邏輯設計有：(1)車(chē)輛基礎信息表；(2)司機基礎信息表；(3)用戶(hù)賬號關(guān)系表；(4)單位及單位編號對應表；(5)車(chē)輛派車(chē)單表；(6)批注人信息表；(7)編號信息表。

3.2.2 派車(chē)單的設計

門(mén)禁控制系統根據數據庫中的派車(chē)單據控制伸縮門(mén)的開(kāi)啟。故派車(chē)單設計需考慮的因素有：(1)出車(chē)、收車(chē)日期時(shí)間須規范標準，存儲須為格式數據，便于相互比較和判斷；(2)出車(chē)時(shí)間需按單位要求定為24 小時(shí)內或超出24 小時(shí)以上（限定幾天內）；(3)派發(fā)的出車(chē)車(chē)輛不能和已經(jīng)外出的車(chē)輛或已下發(fā)派車(chē)單而未出車(chē)的車(chē)輛在時(shí)間上有沖突，否則視為無(wú)效；(4)發(fā)車(chē)單中出車(chē)司機的外出時(shí)間不能和其它派車(chē)單上該司機的出車(chē)有重復，否則也將視為無(wú)效。

3.2.3 系統安全考慮

系統安全性考慮是全方位、多層次的，包括腳本、數據庫、服務(wù)器等諸多方面，在實(shí)際設計中我們主要關(guān)注有：(1)設計身份驗證。一是對用戶(hù)名和口令進(jìn)行身份校驗，只有合法用戶(hù)才能登錄系統；二是通過(guò)session 集合實(shí)現用戶(hù)個(gè)人信息的保存，以防止沒(méi)有正確登錄的用戶(hù)通過(guò)指定URL 的方式非法進(jìn)入系統。(2)防止注入攻擊。通過(guò)過(guò)濾非法字符的方法，防止在腳本語(yǔ)言中將變量未經(jīng)過(guò)濾和檢測直接引入SQL語(yǔ)句，從而達到入侵和破壞數據庫乃至系統的目的。(3)使用數據庫的安全策略。數據庫賬號的密碼不能過(guò)于簡(jiǎn)單，同時(shí)不要讓賬號的密碼寫(xiě)于應用程序或者腳本中?？蛇M(jìn)行加密處理或定期修改密碼。加強數據庫日志的記錄定期查看，檢查是否有可疑的登錄事件發(fā)生等等。(4)加強網(wǎng)站服務(wù)器安全措施。如裝防病毒軟件及網(wǎng)絡(luò )防火墻，及時(shí)更新病毒庫以及分析日志記錄，將安全風(fēng)險降低到較低的程度。

4 結語(yǔ)

該系統已研制成功并投入運行。它的實(shí)施真正做到車(chē)輛管理工作有章可循，杜絕管理領(lǐng)域的漏洞，提高管理工作的準確性、安全性和實(shí)時(shí)性，使該單位車(chē)輛信息管理精確化、正規化工作躍上一個(gè)新的臺階。